显微镜下后路单侧椎板开窗减压手术前后邻近节段腰椎间盘生物力学的有限元分析

摘要

目的：建立手术前后L3-L5腰椎有限元模型,比较显微镜下后路L4-L5单侧椎板开窗减压手术前后邻近节段L3-L4椎间盘的生物力学影响。方法：选取一位73岁腰椎管狭窄症患者作为研究对象,行显微镜下后路L4-L5右侧椎板开窗减压术,并对其手术前后一周进行L3-L5腰椎64排CT扫描,将扫描数据以DICOM格式刻录为光盘。利用医学图像处理软件MimieslO.01对图像数据进行预处理,最后导入有限元软件ANSYS12.1建立手术前后的有限元模型。设置边界条件并施加相同载荷，模拟前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转生理运动。将LS椎体下终板固定，在L3椎体上终板施加400N的轴向加压载荷，同时在三个解剖平面上施加lONm的纯扭矩，比较手术前后邻近节段L3-L4椎间盘髓核和纤维环的Von Mises应力极值变化。结果：建立了手术前后的有限元模型，在前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转生理运动下，手术前后邻近节段L3-L4椎间盘应力分布趋于一致，同种运动状态下的应力极值以纤维环外层最大，中层次之，髓核最小。结论：1.有限元法建立的腰椎有限元模型符合人体的生物力学特点，较好的模拟了腰椎的生物力学特性。2.显微镜下后路L4-LS单侧椎板开窗减压手术后对邻近节段L3-L4椎间盘的生物力学影响较小，生物力学特性趋于相同。